高中化学选修四原电池课件.ppt

1、原电池原理原电池原理 伏打电池的发明源于一个有趣的生物实验：伏打电池的发明源于一个有趣的生物实验：在死去的青蛙腿上在死去的青蛙腿上同时插入用导线连接着两同时插入用导线连接着两种不同材料的电极种不同材料的电极，青蛙腿就像触电似的痉，青蛙腿就像触电似的痉挛起来。挛起来。你知道其中的奥秘吗？你知道其中的奥秘吗？开开 题题你听说过伏打电池吗？【学生实验一】【学生实验一】:将锌片、铜片插入稀硫酸，将锌片、铜片插入稀硫酸，有何现象？有何现象？CuZn 稀硫酸稀硫酸锌片上锌片上有有气泡气泡产生产生原理原理:Zn+2H+=Zn2+H22e-【实验二】锌片和铜片用【实验二】锌片和铜片用导线导线连接后插入稀硫酸中

2、连接后插入稀硫酸中实验现象：实验现象：铜片上有气泡产生铜片上有气泡产生CuZn 稀硫酸稀硫酸问题探究问题探究CuZn 稀硫酸稀硫酸1.铜片上产生什么气体铜片上产生什么气体?有人说有人说H2是由铜和稀硫酸是由铜和稀硫酸在在这种特定的条件下反应产生这种特定的条件下反应产生出来的。这种想法正确吗？出来的。这种想法正确吗？2.铜片上的电子从何来铜片上的电子从何来?CuZn 稀硫酸稀硫酸-Zn2+H+H+电流计电流计AZn2e=Zn2+2H+2e=H2 3.如何检验电子的流动如何检验电子的流动?问题探究问题探究根据能量守恒原理，这种产生出来的电根据能量守恒原理，这种产生出来的电能是从什么能量转变来的呢？

3、能是从什么能量转变来的呢？化学能化学能转变为转变为电能电能的装置的装置原电池原电池电子的转移电子的转移氧化还原反应氧化还原反应电流电流CuZn 稀硫酸稀硫酸-Zn2+H+H+灯泡灯泡1、原电池的正负极判断、原电池的正负极判断负极：负极：电子流出电子流出的一极的一极正极：正极：电子流入电子流入的一极的一极2、电极反应、电极反应2H+2e=H2 负极：负极：Zn2e=Zn2+正极：正极：原原电电池池氧化反应氧化反应还原反应还原反应氧氧化化还还原原反反应应总反应：总反应：Zn+2H+=Zn2+H2(离子方程式离子方程式)失去电子失去电子得到电子得到电子Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(化学方程式化

4、学方程式)铜片的作用是什么？铜片的作用是什么？可以用石墨代替吗可以用石墨代替吗?【问题一】【问题一】CuZn 稀硫酸稀硫酸【问题二】【问题二】CuZn-整个装置是如何形成电流的闭合回路的整个装置是如何形成电流的闭合回路的?负极负极正极正极【问题三】【问题三】CuZn-溶液中阴阳离子分别向哪一个电极运动？溶液中阴阳离子分别向哪一个电极运动？Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+-Zn2+H+SO42-负极负极正极正极静电作用静电作用【问题四】【问题四】CuZn-有人说在铜锌原电池中，活泼金属失去电子，有人说在铜锌原电池中，活泼金属失去电子，不活泼金属得到电子。这种说法正确吗？不活泼金属

5、得到电子。这种说法正确吗？-Zn2+H+负极负极正极正极H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2【问题五】【问题五】CuZn-为什么为什么H+在铜片上得到电子？在铜片上得到电子？Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+-Zn2+H+负极负极正极正极静电静电斥力斥力静电静电引力引力CuZn-Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 氧化反应氧化反应还原反应还原反应负极负极正极正极电子沿导线传递，产生电流电子沿导线传递，产生电流阳离子阳离子失去电子失去电子溶液中阳离子溶液中阳离子得到电子得到电子阴离子阴离子正极正极负极负极SO42-原电池工作原理小结原电池工作原理小结较活泼金属较活

6、泼金属不活泼金属或石墨不活泼金属或石墨较活泼的金属发生较活泼的金属发生氧化反应氧化反应,电子从较电子从较活泼的金属活泼的金属(负极负极)通过外电路流向较通过外电路流向较不活泼的金属不活泼的金属(正极正极)。【实验探究】：将铝片、石墨插入稀硫【实验探究】：将铝片、石墨插入稀硫酸溶液中，是否可以形成原电池？酸溶液中，是否可以形成原电池？石墨石墨Al 稀硫酸稀硫酸石墨石墨Al 稀硫酸稀硫酸（1）说明反应的现象；）说明反应的现象；（2）判断正负极；）判断正负极；（3）写出电极反应式；）写出电极反应式；（4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。）写出总反应的离子方程式和化学方程式。巩固巩固练习练习1Mg

7、Fe 稀硫酸稀硫酸（1）说明反应的现象；）说明反应的现象；（2）判断正负极；）判断正负极；（3）写出电极反应式；）写出电极反应式；（4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。）写出总反应的离子方程式和化学方程式。巩固巩固练习练习2CuZn硫酸铜硫酸铜【实验探究】：将锌片、铜片插入硫酸铜【实验探究】：将锌片、铜片插入硫酸铜溶液中，是否可以形成原电池？溶液中，是否可以形成原电池？CuZn硫酸铜硫酸铜（1）说明两个电极质量的变化情况；）说明两个电极质量的变化情况；（2）判断正负极；）判断正负极；（3）写出电极反应式；）写出电极反应式；（4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。）写出总反应的离子方程式和

8、化学方程式。巩固巩固练习练习3I.两种两种不同不同的金属的金属 （或一种金属与（或一种金属与石墨石墨）作电极）作电极II.用用导线导线相连（或相连（或直接接触直接接触）III.插入插入电解质溶液电解质溶液里，形成里，形成闭合闭合回路回路IV.金属能与电解质溶液自动发生金属能与电解质溶液自动发生氧化还原氧化还原反应反应1.在如下图所示的在如下图所示的8 8个装置中，属于原电池的有个装置中，属于原电池的有 .e课堂练习课堂练习:（1）将反应将反应:2FeCl3+Fe=3FeCl2设计成原设计成原电池。电池。（2）判断正负极并写出电极反应。）判断正负极并写出电极反应。石墨石墨FeFeCl3溶液溶液负

9、极（铁）：负极（铁）：Fe2e=Fe2+正极（石墨）：正极（石墨）：2Fe3+2e=3Fe2+把把化学能转化为电能化学能转化为电能的的装置。装置。闭合闭合电路电路电极相连电极相连接触接触传导离子传导离子的介质的介质自发的氧化还原自发的氧化还原反应分两处进行反应分两处进行原电池原电池负极：负极：氧化反应氧化反应正极：正极：还原反应还原反应e-外电路外电路练习：练习：教材课后习题教材课后习题15。1、该装置不能提供、该装置不能提供持续稳定持续稳定的电流，的电流，请讨论可能的原因是什么？请讨论可能的原因是什么？2、该原电池还有哪些缺点？、该原电池还有哪些缺点？讨论角度：讨论角度：从从Cu2+得电子的

10、路径分析得电子的路径分析从能量转化的角度分析从能量转化的角度分析从开关闭合前后的能耗分析从开关闭合前后的能耗分析CuSO4 CuZnA3、上述原电池该如何改进？、上述原电池该如何改进？ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液ZnCu？A改进盐桥中装有饱和的盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出是防止管中溶液流出。改进后的原电池装置改进后的原电池装置还有什么优点？还有什么优点？盐桥的作用：（盐桥的作用：（1）形成闭合回路。（）形成闭合回路。（2）平衡电荷。）平衡电荷。1、注意观察两电极的现象及电流表的变化，取出、注意观察两电极的现象及

11、电流表的变化，取出盐桥后会如何，盐桥的作用是什么？盐桥后会如何，盐桥的作用是什么？科学探究科学探究1能量转换率高；能量转换率高；2产生持续、稳定的电流；产生持续、稳定的电流；3防止自放电。防止自放电。2、基于盐桥的作用，你知道上述原电池装置、基于盐桥的作用，你知道上述原电池装置 还可以怎么改进？还可以怎么改进？科学探究科学探究3、以硫酸溶液为电解质、以硫酸溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池如图溶液的氢氧燃料电池如图所示，工作原理是什么，所示，工作原理是什么，如果没有中间的隔膜将如果没有中间的隔膜将会如何？会如何？科学探究科学探究讨论讨论1：原电池的电极名称不仅与电极的性质有关，也与电解质原电池的电

12、极名称不仅与电极的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确的是溶液有关，下列说法中不正确的是 （）A由由 Al、Cu、稀、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：组成原电池，其负极反应式为：Al-3e-=Al3+B由由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：溶液组成原电池，其负极反应式为：Al-3e-=Al3+C由由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu-2e-=Cu2+D由由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu-2e-=Cu2+讨论讨论2：（2011海南）根据下图，下列判断

13、中正确的是（海南）根据下图，下列判断中正确的是（）A.烧杯烧杯a中的溶液中的溶液pH升高升高B.烧杯烧杯b中发生氧化反应中发生氧化反应C.烧杯烧杯a中发生的反应为：中发生的反应为：2H+2e-=H2D.烧杯烧杯b中发生的反应为：中发生的反应为：2Cl-2e-=Cl2讨论讨论3：(2009福建福建)控制适合的条件，将反应：控制适合的条件，将反应：2Fe32I 2Fe2I2设计成如图所示的原电池。下设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是列判断不正确的是()A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被

14、还原被还原C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，在甲中溶入电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，固体，乙中石墨电极为负极乙中石墨电极为负极讨论讨论4：银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成了银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成了硫化银的缘故，有人设计用原电池原理加以除去，其处硫化银的缘故，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法是：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，理方法是：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：（1）在此原电池

15、中，负极发生的反应为）在此原电池中，负极发生的反应为_，正极发生的反应为，正极发生的反应为_（2）反应过程中会产生臭味，原电池总反应的方程式）反应过程中会产生臭味，原电池总反应的方程式为为_。2Al 6e=2Al33Ag2S6e=6Ag 3S23Ag2S2Al6H2O=2Al(OH)33H2S6Ag讨论讨论5：由锌片、铜片和由锌片、铜片和200mL稀稀H2SO4组成的原电池，组成的原电池，若锌片只发生电化学腐蚀，当在铜片上放出若锌片只发生电化学腐蚀，当在铜片上放出1.68L（标准（标准状况）气体时，状况）气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗

16、同时，共消耗_g锌，有锌，有_个电子通过了个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是导线，原硫酸的物质的量浓度是_。（设溶液体积不变）（设溶液体积不变）4.875g9.0310220.75 molL-1五五.原电池的应用原电池的应用(1)制作干电池、蓄电池、高能电池等。制作干电池、蓄电池、高能电池等。例例1.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,以便以便完成下列反应完成下列反应:FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2.画出原电池的示意图并画出原电池的示意图并写出电极反应式写出电极反应式.石墨石墨CuFeCl3溶液溶液负极（铜）：负极（铜）：Cu2e=Cu2+正

17、极（石墨）：正极（石墨）：2Fe3+2e=3Fe2+五五.原电池的应用原电池的应用(2)比较金属活动性强弱。比较金属活动性强弱。例例2.下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是是C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有甲上有H2气放出；气放出；B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多；还原反应中，甲比乙失去的电子多；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；（C）(3)比较反应速率比较反应速率

18、例例3.下列制氢气的反应速率最快的是下列制氢气的反应速率最快的是C.粗锌和粗锌和 1mol/L 硫酸；硫酸；A.纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸；硫酸；B.纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸；硫酸；D.粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。溶液。（D）(4)比较金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢例例4.下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)(5)判断溶液判断溶液pH值变化值变化例例6.在在Cu-Zn原电池中，原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为溶液的浓度为0.125mol

19、/L,若工作一段时间后，从装置中共收集到若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为升气体，则流过导线的电子为_ mol,溶液的溶液的pH值为值为_？（溶液体积变化忽略不计）？（溶液体积变化忽略不计）0.2解得：解得：y 0.015(mol)x 0.015(mol)3.75 10 4(mol/L)pH-lg3.75 1044-lg3.75 答：答：0.015根据电极反应：根据电极反应：正极：正极：负极：负极：Zn2e-Zn2+2H+2e-H2得：得：2 2 22.4x y 0.168解：解：0.20.1252c(H+)余余2H+2eH24-lg3.750.015（6）.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护